دکتر سید سلمان فاطمی

بوزون هیگز، میتواند جهان ما را از فرور یختن بر خود، حفظ کند.
ما آن چیزی را می بینیم که به آن نگاه کنیم و اگر به آن نگاه نکنیم، آن چیز با اینکه هست، تبدیل به تاریکی می شود.
مقاله از پائول ساتر(پائول ساتر پروفسور و پژوهشگر ستاره شناسی در دانشگاه سانی استونی بروک و موسسه ی فلاتیرون در نیویورک است. او دکترای خود را در فیزیک از دانشگاه ایلینوزیس در اوربان- کامبریج در سال 2011 دریافت کرد و سه سال در موسسه ی ستاره فیزیک شناسی پاریس بود.)
حس و ادراک قسمت سی و یکم
فیزیک دان ها پیشنهاد داده اند جهان ما میتواند یک لکه ی ریز از کیهانی بسیار بزرگتر باشد- که به طور مداوم و سریع، توسعه پیدا میکند و جهان های جدیدی از آن، منشا می گیرد. در جهان بیرونی این چند جهانی، توده ی بوزون هیگز، آنقدر اندک است که این لکه، مانند دیگر جهان ها- که ممکن است بر هم فرو بریزند- فرو نمی ریزد. بوزون هیگز، ذره ای اسرار آمیز- که جرم بقیه ی ذرات را به آنها میدهد- ممکن است از کلاپس شدن کیهان ما جلوگیری کند.

و خصوصیت آن، ممکن است مدرکی باشد بر اینکه ما در چند جهان موازی زندگی می کنیم. یک تئوری جدید این را مطرح می کند. این فرضیه- که در آن مناطق متفاوت کیهان، قوانین فیزیکی متفاوتی دارند- پیشنهاد میدهد که تنها جهان هایی باقی میماند که در آن، بوزون هیگز به صورت ریز وجود دارد.(بوزون هیگز، عامل جرم ذرات جهان مادی است، ولی بقای کیهان مادی ما نه فقط وابسته به جرم بلکه وابسته به نیرویی فراتر از جرم و جاذبه ی ذرات است. جرم و جاذبه، نیرویی سنگین بر ذرات کیهان ماست که از حرکت و جنبش ذرات جلوگیری میکند و به آن شکل میدهد ولی کیهان ما به شکلی سریع- با سرعتی که هر آن در حال افزایش است- توسعه می یابد و اجزای آن، از هم دور می شوند. این توسعه ی مداوم و دور شدن اجزا، نشانه ی نیروی دیگری بر خلاف جاذبه و جرم اجسام کیهان ماست. هرچند این نیرو تا آن حد زیاد نیست که باعث متلاشی شدن اجزای کیهان و پخش آن در کیهان شود و در توازنی شگفت انگیز با نیروی معمول کیهان،اجازه ی تشکیل ستارگان و سیارات را میدهد، ولی در هر صورت نیرویی بر خلاف جاذبه های معمول کیهان است و وجود آن برای ایجاد جهان، ضروری است زیرا بدون آن، جهان بر هم فرومیریخت) اگر این، درست باشد مدل جدید، مستلزم پیدایش ذرات جدیدی است و به نوبه ی خود توضیح میدهد چرا نیروی قوی- که در نهایت از کولاپس شدن اتم ها جلوگیری میکند- به نظر میرسد از قرینگی خاصی ییروی می کند و میتواند طبیعت ماده ی تاریک را نشان دهد- که یک ماده ی چالش برانگیز است و بیشتر ماده را درست میکند. (نیروی قوی هسته ای که از کولاپس شدن اتم ها جلوگیری میکند! یعنی نیرویی بر خلاف جاذبه که باعث بقای اتم میشود.)

در سال 2012 برخوردهنده ی هادرونی بزرگ Large Hadron Collider یک شاهکار تحسین برانگیز را به دست آورد. این شتاب دهنده ی ذرات زیرزمینی، بین مرز فرانسه-سوییس، برای اولین بار بوزون هیگز را شناسایی کرد. این ذره سالها از دست فیزیکدان ها گریخته بود. بوزون هیگز، اساس مدل استاندارد است. این ذره به دیگر ذرات، توده شان را می دهد و تمایز بین نیروی هسته ای ضعیف و نیروی الکترومغناطیس را ایجاد میکند.(یوزونی که با توازن بین نیروها، باعث بقای ماده میشود.)
ولی با خبرهای خوبی که برخی بد شده است، هیگز، توده ی 125 گیگا الکترون ولت GeV))دارد و این مغناطیس، کوچکتر از آن چیزی است که فیزیکدان ها در مورد آن تصور می کردند! برای آنکه کاملا روشن شود فیزیکدان های چارچوب، عادت دارند جنگلی از ذرات زیر اتمی را توصیف کنند. (برای خلاصه مطلب: بوزن هیگز اجزای زیر اتمی زیرکی هستند که ما نمی توانیم ببنییم ولی می توانیم ببینیم چگونه به اجزا، ماده یا توده می دهد. این بوزون ها به هر چیزی که وجود دارد شکل، اندازه و توده می دهد.ولی مساله اینجاست:

اجزای هیگز- که LHC کشف کرد- توده ای تقریبا برابر با 126 giga-electron volts(GeV) دارد و این، فیزیک دان ها را عصبی تر کرده است. زیرا آنها اعتقاد دارند این عدد، 127 GeV است. بر اساس نظر فیزیک دان هایی مانند استیفن هاوکینگ، جوزف لیکن و بنیامین آلاباخ این عدم توافق، به خوبی میتواند نشان دهد کیهان و هر چه در آن است از جمله من و تو، رو به فروریزش در هم و ویران شدن است و همه چیز در حال بدون توده شدن و بی جرم شدن است. البته این طور قضاوت کردن، در نظر نگرفتن نیروی برعکسی است که دائما بر خلاف جاذبه، کیهان را به سوی خود می کشد. آنچه کیهان ما را شکل میدهد، جاذبه ی تنها نیست بلکه توازن بین جاذبه و نیروی برعکس جاذبه است که دائما اجزای کیهان را از هم دور میکند و کیهان را به صورتی شتابدار رو به بزرگ شدن می برد. تصور عامل جرم و توده به عنوان تنها فاکتور در ایجاد کیهان مادی، در حقیقت اقرار به در هم ریختن کیهان ماست زیرا اگر این نیرو بدون نیرویی برعکس وجود داشته باشد همه ی کیهان را بر خود فرو می ریزد. توازن بینکشش و هل دادن اجزای کیهان است که ماده ی معمول ما را ایجاد کرده است و در صورت کم یا زیاد شدن هر کدام این نیروها، یا کیهان آنقدر فشرده و متراکم میشد که بر خود فرو میریخت یا آنقدر توسعه پیدا میکرد که اجزای آن از هم متلاشی میشد و در فضا پخش میگردید.
بالاتر از این نیروها، توازنی دقیق و حساب شده است که کیهان مادی را شکل میدهد؛ توازنی پیشرفته و منظم که نشانه دهنده ی قدرتی بزرگ و حسابگر، در پس آن است. برای بررسی بیشتر به مقاله یچگونه جهان رو به پایان میرود؟ مراجعه شود. نتایج برعکس آن مقاله در برابر نتایج مقاله ی کنونی، مطرح کننده ی توازنی است که میتواند دو نتیجه ی برعکس را در حقیقت دو نیروی متوازن بر خلاف هم، معنی کند و بیان کند کیهان مادی، نتیجه ی این توازن ها در دو جهت خلاف هم و نه یکی از آنهاست. بوزون هیگز، زیاد شدنش و کم شدنش از حد متوازن، هر دو عاملی برای نابودی کیهان است و حفظ توازن بین این دو، عامل بقای ماده است)
و این جنگل از ذرات زیر اتمی، با مدل استاندارد شناخته می شود و این، حقیقتا میزان توده ی هیگز را پیشبینی نمی کند. برای اینکه آن تئوری کار کند تعداد، باید به صورت آزمایشگاهی مشتق و جدا شود ولی محاسبات پشت پرده، سبب شد فیزیکدان ها پیشنهاد دهند هیگز شاید توده ای بزرگتر از حد تصور داشته باشد.
وقتی شامپین باز شد و جایزه ی نوبل داده شد این سوال مطرح گردید: چرا هیگز اینقدر توده ی کمی دارد؟
یک مشکل دیگر که در ابتدا مرتبط با موضوع نبود اینکه نیروی قوی دقیقا آنگونه که مدل استاندارد پیشنهاد میدهد عمل نمی کند. در ریاضیاتی که فیزیکدانها استفاده می کنند تا واکنش های پر انرژی را پیشبینی کنند تفاوت های ویژه ای وجود دارد؛ برای نمونه تقارن شارژ(تغییر همه ی شارژها در واکنش و هر چیزی که مانند آن، عمل کند)، تقارن زمان(جریان برعکس واکنش به همان اندازه) و تقارن پاریتی(ضربه به یک واکنش در دور آینه-تصویر آن که مشابه قسمت قبلی است).( در سال1993، ویلیام والدگریو در طرح مشارکت می کند و برای یافتن شواهدی از بوزون هیگز کمک می کند و وقتی هیچ مدرکی در مورد آنچه آنها می گفتند پیدا نکرد، والدگریو اعلام کرد به هر فیزیکدانی- که حوزه فعالیت هیگز و بوزون هیگز را توضیح دهد- یک لیوان شراب انگور هدیه می کند و کسی که توضیح داد، پرفسوردیوید میلربود که با همسان سازی معروف خود توانست جایزه را به دست بیاورد. تصورکنید مهمانی ای به صرف نوشیدنی با حضور گروهی از سیاسیون برپا شده است؛ مشابه آنچه در فیلم دیده می شود و هر فرد با نزدیک ترین فرد به خود صحبت میکند. تصور کنید نخست وزیر مارگارت تاچروارد اتاق می شود. چه اتفاقی می افتد؟

بسیاری از کارمندان به سوی او می آیند و حلقه ای را در اطراف او تشکیل می دهند. وقتی او وارد می شود گروهی به سوی او می آیند و کسان دیگری- که از نزد آنها رفته است- به محل خود باز می گردند. به خاطر این گروه هایی که به سوی او می آیند و اطراف او حلقه ای تشکیل می دهند و بعد به محل خود بر می گردند او توده ای از حامیان را پیدا میکند. این گروه ها- که به سوی تاچر میروند و بعد ناپدید می شوند و به محل خود بر می گردند- مشابه بوزون هیگز هستند پس اگر میدان و عرصه ای برای هیگز وجود دارد چگونه بوزون هیگز همه اینها را پر می کند؟ بیایید وانمود کنیم جمعیت حاضر در جشن، به صورت یکسان در اتاق پراکنده می شوند، حالا تصور کنید یک شایعه وارد اتاق پر از جمعیت ما می شود. کسانی که نزدیک تر به درب هستند زودتر خبر را می شنوند و با هم جمع می شوند تا جزییات را دریابند.

و بعد آنها به مناطق اصلی خود بر می گردند و به کسانی که نزدیک آنها هستند مطلب را می گویند و اینها باز، دورهم جمع می شوند تا آن را بشنوند و اینها باز به جای اصلی خود می روند و به افراد نزدیک به خود، مطلب را می گویند و به همین ترتیب، ادامه می یابد. نتیجه، موجی ازدسته های افراد است که در اتاق به حرکت در می آید و وقتی آنها بروند، از میان میرود. این دسته ها مشابه بوزون هیگز هستند.)
در هر آزمون که تا امروز انجام شده است نیروی قوی به نظر میرسد از تقارن ترکیبی واژگون شدن شارژ و واژگون شدن پاریتی پیروی میکند. ولی ریاضیات نیروی قوی، هیچ قرینگی ای نشان نمی دهد. هیچ پدیده ی طبیعی نمیتواند آن قرینگی را تقویت کند ولی طبیعت به نظر میرسد از آن تبعیت میکند. این چه نتیجه ای میدهد؟!
ماده ی چند جهانی
دو تن از فرضیه پردازان به نام های راقائل دی آگنولو از کمیسیون انرژی اتمی و انرژی جایگزین فرانسه و دانیل ترسی از سرنCERN تصور کردند این دو مساله ممکن است با هم مرتبط باشد. در مقاله ای که در مجله ی Physical Review Letters منتشر شد آنها راه حل خود را به دو معمای دوقلو، ارائه دادند.
راه حل:
جهان به همان روش، متولد شده است. آنها این ایده را به نام مولتی ورس(چند جهانی) مطرح کردند که از تئوری ای به نام انبساط کیهانی منشا می گیرد. انبساط جهانی، ایده ای است که می گوید در نخستین لحظات انفجار بزرگ، کیهان ما دوره ای از وسیع شدن فوق العاده سریع را تجربه کرده است و در این دوره، اندازه ی آن در یک میلینیوم ثانیه دوبرابر شده است. فیزیکدان ها دقیقا اطمینان ندارند توسعه ی قدرتمند کیهان چیست و چگونه کار میکند ولی یکی از شاخه های این ایده ی پایه ای، این که جهان ما هرگز از وسیع شدن و انبساط، باز نایستاده است. آنچه ما کیهان خودمان می نامیم فقط یک تکه ی ریز از کیهانی بسیار بزرگتر است که به طور مداوم و سریع در حال انبساط است و به طور مداوم، جهان های جدید را ایجاد میکند. این جهان ها مانند حباب هایی است که در وان حمام تو، دائما شکل می گیرد. مناطق متفاوت این چند جهانی، مقادیر متفاوتی از توده ی هیگز را دارد.(توازن بین نیروی کیهان مورد مطالعه و مشاهده، در برابر نیروی کیهان مجاور- که شاید نیروی تاریک یا ماده ی تاریک، یا انرژی تاریک خوانده شود- عامل بقای کیهان مورد مشاهده است؛ به صورتی که هر به هم خوردن توازن بین انرژی معمول و انرژی وارد شده از کیهان مجاور میتواند ماده را در کیهان مورد مطالعه در هم بشکند. اینجاست که هیگز کیهان مادی، کم یا زیاد شدن نامتوازنش در برابر ذره ای تصوری در کیهان دیگر- که برای نزدیک شدن صورت، هیگز کیهان دیگر می نامیم- میتواند به متلاشی شدن کیهان مادی مورد مشاهده، منجر شود. پس زیاد بودن و کم بودن نامتوازن بوزون هیگز، چیزی بر خلاف تشکیل کیهان است.)
پژوهشگران فهمیدند جهان هایی با توده ی هیگز بزرگ، خودشان را اینطور می یابند- که به طرز فاجعه آمیز و پیش از آنکه شانسی برای رشد پیدا کنند- بر هم فرو می ریزند. فقط مناطقی از چند جهان که توده های هیگز اندکی دارند (ولی نه آنقدر اندک که باعث متلاشی شدن آن شود)، باقی می ماند و سرعت توسعه ی ثابت دارد و منجر به ایجاد کهکشان ها، ستارگان، سیارات و نهایتا برخورد دهنده های ذرات دارای انرژی فراوان می شود. برای ساختن چند جهان با توده های هیگز متمایز، تیم می بایست دو ذره ی بیشتر را با هم ترکیب کند. این ذرات ممکن است ضمیمه هایی بر مدل استاندارد باشند. واکنش های این دو ذره ی جدید، توده ی هیگز را در مناطق متفاوتی از چند جهان تنظیم میکند.
آن دو ذره ی جدید، همچنین قادر است کارهای دیگری کند. ذرات جدیدا مطرح شده، نیروی قوی را تغییر میدهد و منجر به تقارن شارژ- پاریتی می شود که در طبیعت وجود دارد. آنها مانند آکسیون، عمل خواهند کرد که یک ذره ی فرضی دیگر است و در تلاشی برای توضیح طبیعت نیروی قوی، معرفی شده است. ذرات جدید، نقشی محدود به جهان جدید ندارد آنها شاید هنوز در کیهان امروز ساکن باشند. اگر یکی از توده های آنها خیلی کوچک باشد میتواند در آزمون های شتاب دهنده ی ما از مشاهده، طفره رود. ولی همچنان در فضا شناور می ماند.
به عبارت دیگر یکی از این ذرات جدید، میتواند مسئول ماده ی تاریک باشد.(تاریک نه به معنی نبود ذره، بلکه به معنی قابل مشاهده نبودن با امکانات امروز ما است. این ذرات، وجود دارند و مشاهدات کیهان ما و مشاهدات ذرات قابل لمس، گاهی دارای خلای است که وجود این توده ها و ذرات را در جهتی عکس آنچه مشاهده می کنیم و در ابعادی فراتر از ابعاد چهارگانه و معمول ماده، لازم میکند؛ آن هم نه در مقیاس اندک بلکه در مقیاس غالب کل کیهان.
آنچه امروز ماده ی تاریک خوانده می شود، بخش غالب کیهان ماست ولی اگرمشاهده نمیشود، به دلیل نوع نگاه ما است که به چیزهای دیگری مینگرد و اگر به ماده ی تاریک نگاه میشد، دیگر تاریک نبود.

[Forwarded from دکتر سید سلمان فاطمی . نورولوژیست Chat]
ما آن چیزی را می بینیم که به آن نگاه کنیم و اگر به آن نگاه نکنیم، آن چیز با اینکه هست، تبدیل به تاریکی میشود.
شاید اگر از محیطی فراتر می نگریستیم، آنچه را تاریک تصور می کردیم، روشن بلکه بسیار روشن و تاثیرگذار می دیدیم.)
این ماده، بخش ناپیدایی است که بیش از85% همه ی ماده را در جهان تشکیل میدهد. این راه حلی بر دو تا از بزرگترین چالش ها در فیزیک ذرات و توضیحی برای ماده ی سیاه است.
آیا یک راه حل، حقیقتا میتواند ساده باشد؟
این تئوری باید هنوز آزموده شود. این مدل، طیف توده ی خاصی را برای ماده ی تاریک پیشنهاد می دهد و این، چیزی است که مطالعات بعدی- که در جستجوی ماده ی تاریک است مانند امکانات زیر زمینی Super Cryogenic Dark Matter Search- میتواند تعیین کند. همچنین این تئوری پیشنهاد میدهد نوترون ها باید ناقرینگی کوچک ولی قابل اندازه گیری ای در شارژهای الکتریکی داشته باشند و این تفاوتی از پیشبینی های مدل استاندارد است.
از روی بدشانسی ما در حال حرکت هستیم و باید کمی صبر کنیم.
هر کدام از این اندازه گیری ها سالها طول خواهد کشید و ممکن است به دهه ها برسد تا ایده ی جدیدی را حمایت یا رد کند.
برخی توضیحات دکتر سلمان فاطمی نورولوژیست
https://www.livescience.com/higgs-particle-universe-collapse-in-multiverse?fbclid=IwAR0UENHuYyj7zvKHgpvLabk3tYrAEDtSvYGGFC7XzocZ1x3Dkf2sJTkffm8&utm_campaign=socialflow